Аннотация: Настоящая работа представляет собой компиляцию на основе нормативно-технических и методических документов.Составлена инженером-геологом Забигайло А.О.
Недра в границах территории Российской Федерации, включая подземное пространство и содержащиеся в недрах полезные ископаемые, энергетические и иные ресурсы, являются государственной собственностью. Участки недр не могут быть предметом купли, продажи, дарения, наследования, вклада, залога или отчуждаться в иной форме. Права пользования недрами могут отчуждаться или переходить от одного лица к другому в той мере, в какой их оборот допускается федеральными законами.
Государственный фонд недр составляют используемые участки, представляющие собой геометризованные блоки недр, и неиспользуемые части недр в пределах территории Российской Федерации и ее континентального шельфа. Для гарантированного обеспечения государственных потребностей Российской Федерации стратегическими и дефицитными видами ресурсов недр, наличие которых влияет на национальную безопасность Российской Федерации, обеспечивает основы ее суверенитета, а также для выполнения обязательств по международным договорам Российской Федерации отдельные участки недр, в том числе содержащие месторождения полезных ископаемых, могут получать статус объектов федерального значения. Часть месторождений федерального значения, в том числе освоенных и подготовленных к добыче полезных ископаемых, включается в федеральный фонд резервных месторождений.
Недра предоставляются в пользование для:
- регионального геологического изучения, включающего региональные геолого-геофизические работы, геологическую съемку, инженерно-геологические изыскания, научно-исследовательские, палеонтологические и другие работы, направленные на общее геологическое изучение недр, геологические работы по прогнозированию землетрясений и исследованию вулканической деятельности, созданию и ведению мониторинга состояния недр, контроль за режимом подземных вод, а также иные работы, проводимые без существенного нарушения целостности недр;
- геологического изучения, включающего поиски и оценку месторождений полезных ископаемых, а также геологического изучения и оценки пригодности участков недр для строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых;
- разведки и добычи полезных ископаемых, в том числе использования отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающих производств;
- строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых;
- образования особо охраняемых геологических объектов, имеющих научное, культурное, эстетическое, санитарно-оздоровительное и иное значение (научные и учебные полигоны, геологические заповедники, заказники, памятники природы, пещеры и другие подземные полости);
- сбора минералогических, палеонтологических и других геологических коллекционных материалов.
Профессор, ДЮН - С.Н. БРАТАНОВСКИЙ
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ НОВЫХ И РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЛИНИЙ ,ОТДЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВ МЕТРОПОЛИТЕНА.
Настоящие требования предусматривают проведение комплекса инженерных изысканий на этапах предпроектной проработки, разработки проектной документации, рабочей документации для строительства зданий и сооружений I и II уровней ответственности объектов метрополитена, а так же, при необходимости, в период строительства и эксплуатации сооружений.
Сложность и высокий уровень ответственности подземных сооружений, значительное влияние их возведения в условиях плотной городской застройки на существующие окружающие объекты выдвигает целый ряд требований, которые необходимо учитывать при планировании, проектировании и строительстве этих сооружений.
Проектирование подземных сооружений выдвигает особые требования к проведению изысканий
Необходимость изучения строения и свойств грунтов на большую глубину, разработки прогнозов возможных изменений состояния окружающего грунтового массива и гидрогеологических условий, а также обследования оснований близрасположенной застройки, предопределяют значительное увеличение площади, объема и детальности инженерно-геологических изысканий по сравнению с требованиями действующих нормативных документов.
Учитывая специфику подземного строительства, наряду с требованиями к составу и объему работ, при изысканиях должны учитываться ряд материалов методического характера (оценка трещиноватости и устойчивости грунтов, определение водопритоков и т.п.). Инженерно-геологические изыскания для обоснования подземного строительства следует осуществлять с полнотой, достаточной для оценки условий строительства и разработки прогнозов взаимодействия геологической среды с подземными сооружениями.
Целями инженерных изысканий являются:
обоснование на основании данных изысканий технической возможности и экономической целесообразности строительства объекта;
сравнение возможных вариантов расположения проектируемого объекта и выбор из них оптимального;
обоснование компоновки зданий и сооружений проектируемого объекта по выбранному варианту;
аргументация расчетных схем оснований и среды трасс,зданий и сооружений.
Проведение инженерно-геологических изысканий должно быть комплексным, и вмещать в себя сбор и обработку материалов изысканий и исследований прошлых лет, анализ горных выработок, полевые исследования грунтов, гидрогеологические исследования, геофизические и сейсмические исследования, а также стационарные наблюдения (локальный мониторинг компонентов геологической среды). Проведение геологических изысканий также подразумевает тщательное обследование грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений, лабораторные исследования грунтов, подземных и поверхностных вод, камеральная обработка полученных данных.составление технического отчета и прогноза изменений
В свете означенных целей ,в результате проведения изысканий и исследований должны быть установлены и оценены:
географическое положение и транспортные связи района строительства, орография и гидрография, климатические условия;
гидрогеологические условия (наличие и характер водоносных горизонтов, направление и скорость движения подземных вод, фильтрационные свойства водоносных грунтов, водопритоки в горные выработки, химический состав подземных вод и степень агрессивности их по отношению к материалам конструкций и материалу обделки сооружения, ожидаемое гидростатическое давление на конструкции сооружения, режим подземных вод);
геологические процессы и явления: карст, древние и современные эрозионные процессы, оползни, выветривание, суффозия и т.п. ;
складчатые и разрывные нарушения, трещиноватость, сейсмичность;
газоносность (состав, характер и степень проявления);
гранулометрический и химико-минералогический состав грунтов;
характеристика водно-физических, физико-механических и теплофизических свойств грунтов;
температуры грунтов и подземных вод.
При проведении инженерно-геологических изысканий особое внимание должно обращаться на выявление:
зон и поверхностей ослабления в массиве, в которых породы отличаются значительно более низкими прочностными свойствами по сравнению с окружающими породами (тектонические нарушения, карст, прослои пластичных глин, прослои водонасыщенных песчано-глинистых отложений и др.);
зон с высокими фильтрационными свойствами грунтов и высоким гидростатическим напором;
грунтов и подземных вод с высокой степенью агрессивности к материалам конструкций;
сред взрывоопасных и оказывающих вредное влияние на здоровье людей (высокая температура, газоносность, радиоактивность и др.).
При изучении неблагоприятных для строительства зон должны быть установлены их характер, границы распространения, размеры, интенсивность развития, влияние на условия строительства и работу сооружения.
Объемы инженерно-геологических изысканий должны соответствовать объемам проведения работ в районах с особыми природно-техногенными условиями, в случаях выполнения трудоемких изыскательских работ (в стесненных условиях существующей застройки, при проходке горных выработок и проведении полевых опытных испытаний на значительных глубинах), а также при проведении специальных исследований (выполнение моделирования, нестандартных лабораторных определений и др.) в сложных условиях - в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов (карст, склоновые процессы, подтопление и др.), на территориях распространения специфических грунтов (набухающие,пучинистые и др.), и в районах с особыми условиями (горные выработки, предназначенные для размещения объектов народного хозяйства и др.)
Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать изучение инженерно-геологических условий района (площадки, участка, трассы) проектируемого строительства, включая рельеф, геологическое строение, сейсмотектонические, геоморфологические и гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы, и составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой с целью получения необходимых и достаточных материалов для обоснования проектной подготовки строительства, в том числе мероприятий инженерной защиты объекта строительства и охраны окружающей среды.
В составе изысканий требуется выполнения следующих видов работ и комплексных исследований:
сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет;
дешифрирование аэро- и космоматериалов;
рекогносцировочное обследование, включая аэровизуальные и маршрутные наблюдения;
проходка горных выработок;
геофизические исследования;
полевые исследования грунтов;
гидрогеологические исследования;
стационарные наблюдения (локальный мониторинг компонентов геологической среды);
лабораторные исследования грунтов, подземных и поверхностных вод;
обследование грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений;
составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;
камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения).
Для комплексного изучения современного состояния инженерно-геологических условий территории (района, площадки, трассы), намечаемой для строительного освоения, оценки и составления прогноза возможных изменений этих условий при ее использовании предусматривать выполнение инженерно-геологических исследований, включающей комплекс отдельных видов изыскательских работ с детальность (масштаб) обоснованной в программе изысканий.
Для проектирования защиты горных выработок должны быть изучены все стороны природной обстановки: физико-географические, гидрометеорологические, геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические условия.
При изучении природных условий должны быть использованы фондовые и литературные источники, а также материалы систематических наблюдений станций и постов.
В материалах изысканий должны быть освещены экологические особенности района строительства и определены условия сохранения окружающей среды.
Материалы изысканий должны способствовать прогнозированию влияния на окружающую среду искусственного понижения уровня подземных вод и устройства противофильтрационных завес.
Природные условия должны быть освещены в пределах ожидаемой зоны депрессии подземных вод,областей их питания и бассейна питания поверхностных вод.
Физико-географические данные
Физико-географическое изучение должно отражать особенности рельефа территории, географические факторы, влияющие на климат района, распространение грунтов с особыми свойствами, подверженность территории опасным геологическим процессам.
В результате изучения рельефа должны быть отмечены его характерные формы, расчлененность, характеристика и глубина вреза речных долин, характеристика овражной сети и другие данные, определяющие условия поверхностного стока.
В случае подверженности территории опасным геологическим процессам (оползням, карсту и т.п.)в материалах изысканий должны содержаться подробная характеристика таких проявлений и прогнозы их влияния на эксплуатацию сооружений.
Климат и гидрометеорологические данные
При изучении климата необходимо устанавливать: количество атмосферных осадков (твердых,жидких),их распределение по сезонам, интенсивность выпадения осадков, максимальное количество за сутки, толщину и длительность снегового покрова, интенсивность снеготаяния; среднемесячную температуру воздуха, амплитуды колебания температур за сутки; преобладающие направления ветра; максимальную скорость ветра; глубину сезонного промерзания и оттаивания грунтов; влажность воздуха по сезонам.
При изучении гидрологических условий следует выявить:
состав коренных и аллювиальных пород, слагающих дно и берега водотоков и водоемов, их мощность, фильтрационные свойства, наличие водоупорных пород, отделяющих водотоки от зоны сооружений;
расход и сток рек и других водотоков, их режим, условия питания по временам года, характеристику водосборных бассейнов, испарение с водной поверхности; химический состав поверхностных вод; взаимосвязь поверхностных водных объектов с водоносными слоями горных пород, карстовыми полостями и тектоническими зонами.
Геологическое строение
К геологическим факторам, имеющим важное значение для проектирования защиты горных выработок, относятся:
геологическая структура района, особенности геологического разреза, простирание и падение слоев горных пород;
литолого-петрографический состав пород, их изменчивость в плане и разрезе, мощность слоев;
наличие ослабленных прослоев, рыхлых песчаных пород, текучих и мягкопластичных глинистых пород, сильно трещиноватых и выветрелых пород; пород с особыми свойствами (набухающих, пучинистых и др.);
тектоническое строение, трещиноватость пород, число и генезис трещин, характер заполнителя, закарстованность и кавернозность горных пород.
Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий
При изучении гидрогеологических условий отмечать:
общие гидрогеологические условия района, характер водоносности пород, глубину залегания, условия питания и разгрузки подземных вод, статические и динамические запасы их;
число водоносных слоев, их толщину и распространение, литологический состав водосодержащих и водоупорных пород, распространение по площади, близость подземным сооружениям;
статические и пьезометрические уровни подземных вод в водоносных слоях, характеристику водоносных слоев, размеры гидростатического давления, гидравлическую взаимосвязь между отдельными водоносными слоями, связь подземных вод с поверхностными водотоками и водоемами;
гидрогеологические параметры водоносных слоев, влияющие на размер притока воды в горные выработки-коэффициенты фильтрации, водопроводимость, водоотдачу;
химический состав и температуру подземных вод, их минерализацию и агрессивность;
физико-механические свойства, характеристики горных пород и инженерно-геологические характеристики всех аномальных зон (кавернозности, закарстованности,выветрелости и т.п.).
В составе изысканий следует предусматривать:
бурение как инженерно-геологических так и гидрогеологических скважин и при необходимости проходки горных выработок (шурфов,шахт, штолен, расчисток) с отбором образцов для лабораторного определения физико-механических свойств горных пород из основных литологических разностей. Количество, диаметры и глубины скважин определяются в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96, СП 11-105-97, СНиП 32-02-2003, РСН-74-88 и внутриведомственными инструкциями ВСН-190-78;
инженерно-геологическую и гидрогеологическую документацию инженерно-геологических выработок;
лабораторное изучение физико-механических свойств горных пород;
полевые исследования прочностных свойств горных пород в условиях их природного залегания;
изучение химического состава подземных вод, режимные наблюдения за уровнями подземных вод по сети наблюдательных скважин в течение не менее 1-1,5лет;
опытные кустовые и одиночные откачки, нагнетания, наливы для определения гидрогеологических параметров(коэффициента фильтрации, водоотдачи, пьезопроводности и др.);
геофизические исследования для решения инженерно-геологических и гидрогеологических задач.
Основным требованием к методам бурения инженерно-геологических скважин является обеспечение максимального выхода керна (не менее80 %) минимальным диаметром 90 мм и сохранение естественной влажности и сложения образцов грунта, отбираемых для определения физико-механических и прочностных свойств лабораторными способами.
Бурение гидрогеологических скважин должно проводиться, как правило, способами, исключающими глинизацию стенок скважины.
Применение глинистой промывки допускается только при обеспечении надежной разглинизации скважин.
При изучении отдельного водоносного слоя в скважине должна быть обеспечена надежная изоляции изучаемого слоя от других путем перекрытия их обсадными трубами с применением тампонажа затрубного пространства.
В процессе бурения скважин и проходки горных выработок ведутся тщательные записи в документации: описывается литологический состав и физическое состояние грунтов, отмечается уровень появления и установления подземных вод, проводятся наблюдения за выходом керна, потерей промывочной жидкости, устойчивостью пород в стенках скважины.
Планомерный отбор образцов грунтов производится из основных литологических разностей, выделенных инженерно-геологических элементов, из ослабленных зон и контактов пластов.
Число отбираемых образцов с ненарушенной структурой должно позволить изучить с достаточной полнотой физико-механические свойства грунтов каждого выделенного инженерно-геологического элемента, ослабленных зон и контактов пластов для получения нормативных и расчетных характеристик.
Прочностные и деформационные свойства грунтов должны изучаться на образцах ненарушенной структуры.
Лабораторные исследования состава, свойств и состояния грунтов проводиться методами, предусмотренными государственными стандартами с учетом условий работы грунта в горных выработках в периоды их строительства и эксплуатации.
При выборе методики исследований необходимо учитывать статические и динамические нагрузки в природном состоянии и при эксплуатации сооружений, степень увлажнения пород, ориентировку основных напряжений по отношению к напластованию и слоистости пород.
Число испытаний для каждой литологической разности пород может меняться в зависимости от изменчивости свойств грунта в плане и по глубине.
Для разных классов нескальных и скальных грунтов необходимо определять:
для песчаных пород - минералогический и гранулометрический составы, удельный вес, естественную влажность, пористость, максимальную молекулярную влагоемкость , водоотдачу, коэффициент фильтрации, угол внутреннего трения, удельное сцепление (если оно обнаружено);
для скальных пород - минералогический состав, удельный вес, сжимаемость, временное сопротивление сжатию, размягчаемость , морозостойкость, водопоглощение, водонасыщение.
Для скальных трещиноватых пород определяется ориентировка трещин, их густота, ширина, состав и характер заполнителя.
Для горных пород с особыми свойствами дополнительно определяются:
для набухающих грунтов - величина относительного набухания или усадки, величина свободного набухания, давление и влажность набухания;
Обработку опытных данных лабораторных исследований следует проводить с помощью математической статистики (ГОСТ20522-96).
Нормативные и расчетные значения характеристик грунта вычисляются для каждого выделенного инженерно-геологического элемента с учетом данных полевого изучения горных пород.
В задачи полевых испытаний входят:
получение дополнительных данных, которые позволяют принимать поправочные коэффициенты к расчетным характеристикам горных пород получаемым по материалам лабораторных определений (например, коэффициент ослабления в натуре для удельного сцепления);
определение характеристик пород в случаях, когда отобрать образцы для лабораторных исследований затруднительно, и в случаях, когда целесообразнее исходить из данных полевых, а не лабораторных испытаний;
получение дополнительных данных для выделения инженерно-геологических элементов;
выявление и оконтуривание линз и прослоев слабых горных пород (например,рыхлых песков);
определение глубины залегания кровли скальных, полускальных и обломочных пород.
Полевые испытания включают испытания горных пород прессиометрами и штампами в скважинах и в горных выработках, статическое и динамическое зондирование, срезы целиков в горных выработках.
Полевые испытания грунтов следует предусматривать с учетом предполагаемых статических и динамических нагрузок в условиях проходки и эксплуатации горных выработок.
Полный объем лабораторных и полевых исследований физико-механических свойств горных пород должен быть установлен с учетом требований нормативных материалов по проектированию соответствующих видов сооружений и мероприятий по обеспечению устойчивости горных выработок.
Подземные воды, содержащиеся в слоях горных пород большой толщины и однородного состава, опробуют в верхней и нижней частях слоя. Пробы воды рекомендуется отбирать из разных слоев и прослоев водосодержащих пород.
Изучение химического состава подземных вод в комплексе изысканий для проектирования защиты горных выработок имеет следующие цели:
определение необходимых мероприятий для использования откачиваемых вод и обеспечения охраны окружающей среды при необходимости их сброса;
выявление вредных воздействий подземных вод на защитные сооружения и устройства (зарастание фильтров, агрессивность по отношению к бетону и металлам и др.);
установление (в совокупности с другими данными)условий питания и разгрузки водоносных слоев, наличия взаимосвязи между водоносными слоями и поверхностными водами;
изменения химического состава подземных вод по площади ,глубине и во времени.
Опытные откачки, наливы, нагнетания проводить для определения:
взаимосвязи между водоносными слоями и связь их с поверхностными водами.
Опытные откачки следует назначать кустовые и одиночные. При кустовых откачках используется опытный куст, состоящий из одной или нескольких центральных и ряда наблюдательных скважин. Из центральных скважин производится откачка, отбор проб на химические анализы и замеры уровня воды, в наблюдательных - ведутся наблюдения за изменениями в процессе откачек уровней, а при необходимости также за химическим составом и температурой воды.
Одиночные откачки из отдельных скважин (без наблюдательных) позволяют получить приближенные значения фильтрационных характеристик горных пород. Применение одиночных откачек (ввиду мобильности и небольших затрат) в большом количестве позволит осветить изменчивость фильтрационных свойств горных пород на большей территории.
Опытные наливы и нагнетания применять с той же целью, что и откачки: наливы - в основном при изучении фильтрационных свойств трещиноватых скальных пород, нагнетания (под повышенным давлением) - при низких фильтрационных свойствах пород.
В задачи режимных наблюдений при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях входят: установление закономерностей изменения режима и условий питания подземных вод во времени от природных и техногенных факторов; изучение состояния горных пород в горных выработках и в обнажениях, в зависимости от условий залегания(экспозиции, их состава, анизотропности, водоносности).
Режимные наблюдения зависят от продолжительности изыскательских работ (не менее одного-полутора лет).
При необходимости получения исходных характеристик природных условий на основе сложных исследований, доказательств выбора параметров способа водопонижения и устройства противофильтрационных завес получать данные для проектирования опытно-производственного водопонижение или опытно-производственной противофильтрационные завесы (при необходимости опытный карьер или опытную шахту).
При изучения специфически усложненных гидрогеологических условий в условиях распространения карста необходимо изучение распространения на территории и в глубине массива карстующихся пород и области развития карстовых явлений, их залегания взаимосвязи с поверхностными водными объектами, химического состава поверхностных и подземных вод, трещиноватости пород, их минералогического и петрографического состава, характера и состава заполнения трещин и карстовых полостей; для этих целей при изысканиях должны быть дополнительно использованы геофизические методы.
Инженерно-геологическое изучение карста главным образом должно выяснить:
степень угрозы построенным в данном месте сооружениям со стороны провалов и других нарушений залегания слоев;
возможный приток воды в подземные выработки.
вероятность растворения атмосферными водами выходящих на поверхность растворимых пород;
проникновения по трещинам поверхностных вод в подземные карстовые пустоты;
Основные принципы инженерно-геологического изучения карста:
Изучать карст в связи с литологией и тектоникой района, поскольку тектоника района является основным фактором формирования трещиноватости пород, а трещиноватость определяет способность пород к карстованию, с условиями циркуляции подземных вод, их питания и выхода на поверхность, а также геоморфологическими и историко-геологическими условиями местности.
При гидрологическом изучении карста нужно исследовать посезонный режим и расходы местных водотоков.
При изучении гидрогеологических условий местности, кроме общих вопросов, нужно с особой тщательностью исследовать условия питания поверхностными и подземными водами и дренирования пород, а также пути циркуляции подземных вод на участка развития карста. Для этого необходимо проводить специальные исследования химического состава и температуры воды в разных точках: источниках, разведочных выработках и (по возможности) в карстовых пустотах, а также и режима этих вод.
Нужно проводить опытные работы для определения водообильности пород (с помощью откачек) и для определения направления и скорости потоков подземных вод (с помощью окрашивания вод или других легко наблюдаемых искусственных изменений их состава). Наблюдая за режимом подземных вод, необходимо проводить измерения пьезометрических уровней напорных водоносных горизонтов (единовременные и длительные).
Геоморфологическое изучение проводится на участках проявления карста и прилегающих участках. Особое внимание следует при этом обращать на историко-геологический анализ формирования рельефа в связи с тектоническими движениями и на связь современных и древних уровней эрозии и коррозии с современными и древними морфологическими элементами. Не менее важно обращать внимание на карстовые формы, погребенные под позднейшими отложениями.
Для карстовых проявлений необходимо изучать их возраст. Возраст глубинных форм установить руководствуясь связью с элементами древнего рельефа и судя по характеру заполнения пустот.
При гидрогеологических исследованиях в районах развития подтопления застраиваемых территорий следует выяснить искусственные и естественные факторы и источники подтопления, закономерности проявления и развития влияния подтопления на существующие и проектируемые здания и сооружения.
Изучение геологических и инженерно-геологических процессов
Изучение геологических и инженерно-геологических процессов, их выявление и наблюдение за динамикой развития являются одной из приоритетных задач при инженерно-геологических изысканиях. В процессе ее решения изучаются все вопросы, связанные с задачами, перечисленными в п. 4.1, не только в пространственных координатах, но и во времени.
Наблюдение за изменением уровня подземных вод, как правило, проводится с помощью сейсморазведки МПВ и электроразведки ВЭЗ, а также метода протонного магнитного резонанса ПМР. В качестве вспомогательного метода применяется ВЭЗ ВП и РЛЗ.
Определение направления и скорости движения подземных вод осуществляется с помощью режимных наблюдений методами резистивиметрии, расходометрии в одной или нескольких скважинах, а также с использованием гидрогеологического варианта МЗТ.
Обнаружение мест разгрузки подземных вод, утечек бытовых и промышленных вод является задачей, аналогичной задаче, изложенной в п. 6.1.15, и решается методами, перечисленными в этом пункте.
Наблюдение за влажностным режимом дисперсных пород зоны аэрации выполняется при контроле качества искусственных грунтов возводимых земляных сооружений. Оно осуществляется методами, позволяющими оценивать влажность пород в коренном залегании, - радиоизотопными и электрометрическими (п. 6.2.8).
Наблюдение за изменением глубины сезонного и техногенного промерзания и протаивания дисперсных и скальных пород должно осуществляться по методике режимных измерений, с применением в качестве основных методов ВЭЗ, МПВ, ВСП, различных видов каротажа, термометрии, РВП, а также вспомогательных - ПС, ЧЭМЗ, РЛЗ.
Наблюдение за изменением напряженного состояния, возникновением и развитием трещин производится наиболее эффективно с помощью сейсмометрических методов - МПВ, ВСП, сейсмического просвечивания, методом акустической эмиссии, а также с привлечением различных видов каротажа, резистивиметрии в скважинах и водоемах, гравиметрии. В качестве вспомогательных методов рекомендуется использовать ЕИЭМПЗ и ЕП.
Выявление, наблюдение и прогноз смещения масс горных пород. При исследованиях процессов смещения масс горных пород с помощью геофизических методов могут решаться следующие задачи:
локализация мест нарушения сплошности массивов горных пород (методы электроразведки и сейсморазведки в модификациях векторных наблюдений и каротажа скважин, газово-эманационная съемка, гравиразведка, методы ЕИЭМПЗ и акустической эмиссии);
определение времени начала смещений и его прогноз (те же методы в модификациях высокоточных режимных наблюдений);
определение скоростей и величины смещений (режимные профильные и скважинные работы различными методами при геодезической привязке точек наблюдения).
Изучение опасных геологических и инженерно-геологических процессов с помощью геофизических методов следует выполнять в соответствии с пунктами СП 11-105-97 (часть II):
изыскания в районах развития склоновых процессов - п. 4.2.6;
изыскания в районах развития карста - п. 5.2.5;
изыскания в районах развития процессов переработки берегов водохранилищ - п. 6.2.6;
изыскания в районах развития селей - п. 7.2.5;
изыскания в районах развития подтопления - п. 8.2.7.
Выбор методов для решения задач, перечисленных в каждом из этих пунктов, производится в соответствии с требованиями разделов 6.1 - 6.3 и Приложением Д.
Наблюдение за состоянием грунтов при проходке горных выработок осуществляется с целью уточнения геологического строения, опережающей разведки массива по линии проходки, изучения крепости пород в тоннеле перед проходческим щитом, шахтах, машзалах и других подземных выемках. Указанные задачи решаются методами подземной геофизики: сейсмоакустикой, электроразвед
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
В составе инженерно-геологических изысканий проводить геофизические работы для:
определения геологического строения массива горных пород;
выявления тектонических нарушений, в том числе активных, зон повышенной трещиноватости и обводненности;
определения глубины залегания уровня подземных вод, водоупоров, направления движения потоков подземных вод, а также гидрогеологических параметров грунтов и водоносных горизонтов;
определения состава, состояния и свойств грунтов в массиве и их изменений во времени;
выявления и изучения геологических процессов и их изменений во времени;
проведения мониторинга опасных геологических и инженерно-геологических процессов;
сейсмического микрорайонирования территории.
Геофизические исследования должны обеспечивать:
определение глубины залегания кровли скального основания и последующее картирование, получение геофизических сведений, позволяющих определять коррозионную агрессивность грунтов,
картирование водоносных горизонтов,
получение данных об уровне залегания грунтовых вод, скорости подземного потока, направления фильтрации,
выявление наличия и проведение мониторинга угрожающих геологических процессов (наличие опасных ослабленных зон, карста, оползней и т.д.).
В результате проведения каротажных работ:
проводить расчленение геологических разрезов по литологии горных пород,
выявлять закарстованные и трещиноватые интервалы,
определять наличие и состояние обводненных и водопроницаемых грунтовых слоев,
достоверно определять мощность насыщенных водой и водопроницаемых слоев, уточняются данные геологии,
оценивают фильтрационные качества водоносных грунтов,
изучать характер взаимодействия водоносных горизонтов.
В результате геофизических исследований в комплексе с буровыми, горнопроходческими, лабораторными и полевыми следует выявлять:
дифференциацию геологического разреза в зависимости от состава, состояния и условий залегания грунтов;
глубину залегания подземных вод, мощность водоносной толщи, скорость и направления движения, области питания и разгрузки;
зоны тектонических нарушений, повышенной трещиноватости, карстовых пустот, древних долин;
характеристики оползневых процессов и т.п.
В состав геофизических исследований следует включать электроразведку, сейсморазведку, резистивиметрию, каротаж и др. Выбор методов определяется конкретными условиями исследований и поставленными задачами. Наиболее эффективно применение нескольких геофизических методов. Интерпретация геофизических материалов проводится с учетом данных"бурения скважин, проходки горных выработок, лабораторных и полевых исследований свойств и состава горных пород.
Задачи геофизических исследований
Определение строения массива
Определение рельефа поверхности скальных и полускальных пород. Установление толщины слоя нескальных пород Вертикальное электрическое зондирование(ВЭЗ),метод преломленных волн(МПВ),электропрофилирование(ЭП), электропрофилирование методом кажущегося сопротивления (ЭПКС),электропрофилирование методом двух составляющих (ЭП МДС)
Расчленение разреза.Установление литологических границ и глубины залегания скальных,песчаных,глинистых,толщины коры выветривания МПВ,ВЭЗ,акустический каротаж(АК),каротаж сопротивления(КС),гамма-каротаж(ГК),гамма-гамма-каротаж (ГГК)
Местоположение,глубина залегания:
уровня грунтовых вод,зон трещиноватости,тектонических нарушений,карстовых полостей и подземных выработок МПВ,ВЭЗ ЭПКС,ЭП,МДС,МПВ
Изучение физико-механических свойств горных пород
Скальных пород:
пористости,трещиноватости,модуля деформации, сопротивления сжатию,напряженного состояния ГГК,НГК,МПВ,сейсмическое и акустическое просвечивание методами вертикального сейсмического профилирования (ВСП),АК,акустической эмиссии(АЭ)
удельного сцепления,угла внутреннего трения,модуля деформации коррозионной активности ВЭЗ,ЭП
Изучение современных геологических и инженерно-геологических процессов:
динамики уровня подземных вод,направления,скорости течения и места разгрузки подземных вод. Режимные наблюдения,ВЭЗ,МПВ,резистивиметрия, расходометрия,метод заряженного тела(МЗТ),электрокаротаж методом потенциала сопротивлений(ПС)
изменения влажности глинистых и лёссовых пород ВЭЗ,НГК,вызванная поляризация(ВП)в режимной модификации,т.е.несколько циклов наблюдений
загрязнения подземных вод ВЭЗ,резистивиметрия,ВП
изменения напряженного состояния и уплотнения горных пород МПВ,ВСП,ГГК,АК,АЭ,НГК,ЭП,ВЭЗ,БКЗ,режимные наблюдения методами эманационной и газовой съемки.
Методы геофизических исследований.
Наиболее распространенным методом каротажа, является каротаж сопротивления. Он применяется для литологического расчленения пород, определения мощности и состава слоев, выявления трещиноватых, закарстованных и других ослабленных интервалов разреза.
Боковое каротажное зондирование применяется для литологического расчленения пород, оценки водоносности пород, а также выбора оптимальных размеров зонда КС.